Informe Obras Hidraulicas

INGENIERIA CIVIL OBRAS HIDRAULICAS

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INDICE

1. INTRODUCCION

2. ANTECEDENTES HISTORICOS

3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVOS GENERALES

3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

4. DESCRIPCION Y UBICACIÓN

4.1. COMPONENTES DE UN ACUEDUCTO

4.2. VENTAJAS DE UN ACUEDUCTO RESPESTO DE OTRO TIPO DE ESTRUCTURAS

4.3. DESVENTAJAS DE UN ACUEDUCTO RESPECTO DE OTRO TIPO DE ESTRUCTURAS

5. ELEMENTOS ESTRUCTURALES

5.1. ESTRIBOS

5.2. PILA

5.3. CAJA AEREA

5.3.1. ANALISIS LONGITUDINAL

5.3.2. ANALISIS TRANSVERSAL

5.4. EN LOS CALCULOS ESTRUCTURALES SE DEBE CONSIDERAR

6. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

6.1. INTERFACE CANAL-ACUEDUCTO

6.2. UNION VIGA –APOYO

7. SITUACIONES QUE CONVIENE EVITAR

8. RECOMENDACIONES

9. CONCLUSION

10. BIBLIOGRAFIA

11. ANEXOS

11.1. VISITA ACUEDUCTO EN TIQUIPAYA


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ACUEDUCTOS

1. Introducción

Con grandes necesidades y demandas de agua que tiene una población en general afectados

por las sequias, los municipios solicitan los servicios públicos domiciliarios de acueducto.

Un acueducto es una estructura apoyada en los extremos por estribos o columnas, diseñada

para conducir agua desde un lugar accesible en la naturaleza, con un pequeño pendiente a lo

largo de un tramo.

Puede estar formada de distintas secciones ya sean rectangulares, circulares u otras, no

necesariamente tiene que ser la misma sección que la del canal.

2. Antecedentes Históricos

Aunque existían precedentes en las civilizaciones antiguas del Próximo Oriente y los

ingenieros griegos habían construido conducciones eficientes, los ingenieros romanos, gracias

fundamentalmente a su uso del hormigón, fueron los que contribuyeron los acueductos más

importantes en tamaño que se pudieron generalizar por todas las ciudades del Mediterráneo.

En muchas ocasiones, estos acueductos romanos continuaron en uso durante la Edad Media

e incluso en tiempos modernos, gracias a arreglos y restauraciones.

Las soluciones aplicadas a los acueductos romanos se siguieron usando sin modificaciones

sustanciales hasta el siglo XIX. En el siglo XX, los progresos en la producción del cemento, el

armado del hormigón con acero, revolucionaron las conducciones de agua y simplificaron su

adaptación al terreno.


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3. Objetivos 3.1. Objetivos Generales

Con la construcción de acueductos se pretende contribuir al mejoramiento

de las condiciones de vida, la producción y productividad de las familias de

las comunidades.

Dotar agua para riego mediante la implementación de una infraestructura

de conducción y distribución, que permitirá la disponibilidad de agua

durante todo el año.

3.2. Objetivos Específicos

Dotar de servicio de agua potable.

Mejorar las condiciones de higiene.

Favorecer el desarrollo socioeconómico.

Disponibilidad de agua durante todo el año.

4. Descripción y Ubicación

Un acueducto es la estructura más común para conducir agua a través de una depresión

topográfica como un valle, una carretera, una quebrada, un arroyo o un río.

4.1. Componentes de un Acueducto

El acueducto hidráulicamente se compone de un conducto elevado, con transiciones de

entrada y salida cuando su sección es distinta a la del canal. Estructuralmente se compone de una

caja aérea o viga continua con sección constante en forma de "U". Dos estribos para apoyar sus

extremos y, cuando es necesario, pilas intermedias con sus respectivas fundaciones.

4.2. Ventajas de un Acueducto Respeto de Otro Tipo de Estructuras

Es la estructura de cruce con funcionamiento más transparente: el flujo de

agua es visible y es fácil remover cualquier obstáculo en el flujo.


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La operación y mantenimiento de un acueducto es tan simple como la de

un canal. Las estructuras de cruce mediante tuberías son más susceptibles

al atascamiento por la presencia de material, de arrastre y sólidos en el

agua.

Puede servir también como puente para personas y ganado menor.

El acueducto, a diferencia del sifón invertido, puede construirse

mayormente con materiales locales.

4.3. Desventajas de un Acueducto Respecto de Otro Tipo de Estructuras Producen pérdidas de agua por filtraciones y evaporación.

Peligro de contaminación del agua, especialmente en zonas pobladas o

industriales.

El clima puede generar problemas y produce pérdidas de carga.

5. Elementos Estructurales 5.1. Estribos


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Los estribos son los apoyos extremos de la caja aérea y su planteamiento estructural

dependerá de las condiciones locales del suelo de cimentación.

Así, se podrá plantear un estribo tipo muro de contención para terrenos de cimentación de

mediana o gran capacidad admisible de carga.

En el diseño de los estribos se destaca la relación interdisciplinaria entre el ingeniero

estructural y el ingeniero de suelos para determinar con exactitud los parámetros de

diseño del terreno posterior al muro, determinar la profundidad de cimentación y

determinar la capacidad de carga del terreno.

5.2. Pila

La pila es un elemento estructural que sirve de apoyo intermedio de la caja aérea. En el

caso que el acueducto cruza una quebrada o río, es recomendable evitar la necesidad de emplazar

pilas dentro del cauce, para así evitar el riesgo de erosión en sus fundaciones.

Si por la longitud de la luz es inevitable colocar pilas, se deben tomar todas las medidas de

seguridad en el diseño. La protección con gaviones es la más aconsejable por su economía y

facilidad de instalación, como por su facilidad de reposición.

PARTES DE UNA PILA


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Uno de los errores más comunes y notorios en el diseño de acueductos es la insuficiencia

de estudios del suelo de fundación. Las características del suelo de fundación determinan las

características de los elementos de fundación y condicionan la longitud de los tramos entre pilas.

Cuando el diseño estructural sobreestima la capacidad portante del suele, aparecen los

problemas de asentamiento y consiguientes problemas de flujo en el acueducto.

5.3. Caja Aérea

Tiene la función de permitir el paso elevado de las aguas del canal. Se asemeja al tablero

de un puente y para su diseño se realiza dos tipos de análisis:

5.3.1. Análisis Longitudinal

El esfuerzo más importante en el análisis longitudinal es la flexión en las paredes

del acueducto.

Se considera al conjunto del acueducto, idealizando la estructura como una viga

simplemente apoyada, con una carga repartida equivalente a su peso propio y una

carga repartida equivalente al peso del tirante del agua a lo largo de la estructura.


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Las paredes del acueducto y la solera actúan como vigas y se las diseña para

satisfacer el estado de carga más crítico, esto es, cuando el acueducto esté lleno de

agua. La experiencia recomienda evitar luces mayores a los 10 metros.

5.3.2. Análisis Transversal

Para el análisis transversal, se toma una franja de ancho unitario para analizar los

esfuerzos de corte y flexión transversal por la presión hidrostática en las paredes

verticales y en la losa del fondo.

Estas pequeñas vigas de arriostre, si están espaciadas a no más de unos 80 cm

entre bordes, ayudaran al acueducto a cumplir su función secundaria de puente

peatonal.

Sección transversal de una caja aérea con detalle de armadura


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5.4. En los Cálculos Estructurales se Debe Considerar:

Tomar en cuenta la actividad sísmica que ocurre en la zona montañosa de Bolivia.

La mayoración de las cargas verticales y la introducción de aceleraciones horizontales

deben estar de acuerdo con la zona sísmica de que se trate.

Lo usual es construir la caja aérea de hormigón armado. Existe la posibilidad de

recurrir a otros materiales como madera, hormigón simple, mampostería o metal, pero

esas alternativas no son prácticas. La madera tiene limitaciones de conservación. El

uso de hormigón simple o de hormigón ciclópeo, por su ínfima resistencia a los

esfuerzos de tracción, se ve limitado a tramos muy cortos. Los acueductos de

mampostería se ven también limitados en su longitud debido a la forma de su

respuesta estructural a las cargas, gravitatorias y sísmicas. Los acueductos metálicos

tienen la mejor relación resistencia, peso propio, permiten luces mayores.

Acueducto de mampostería


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Acueducto metálico

6. Aspectos Constructivos 6.1. Interface Canal - Acueducto

El cambio de tipo de estructura canal-acueducto exige la disposición de juntas

constructivas cuya estanqueidad se controla con cintas waterstop. Las cintas waterstop

son elementos fabricados de goma, de neopreno o de policloruro de vinilo (PVC, por sus

siglas en inglés Polyvinylchloride), de gran resistencia y elasticidad, que incorporados en

las juntas de hormigón aseguran una perfecta estanqueidad en las obras donde se quiere

resistir la acción de las presiones de agua.

EN LA UNION DE LA VIGA Y APOYO


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6.2. Unión Viga – Apoyo

Cuando el acueducto se diseña para funcionar como viga simplemente apoyada sobre los

estribos y pilas, se dispone entre vigas y apoyos unas placas elásticas, al igual que en los

puentes.

Lo ideal, en términos técnicos, es recurrir a una placa con espesor aproximado de 2.5 cm

de Neopreno (Policloropreno).

Pero considerando que normalmente las vigas son vaciadas en sitio, es suficiente aislarlas

de los estribos colocando previamente una capa de cartón asfáltico para así permitir su

libre desplazamiento.

7. Situaciones que Conviene Evitar

En los acueductos se puede formar una curva de remanso por causa del cambio de

pendiente, de sección, de rugosidad, o una combinación de éstas. Teóricamente se puede

contrarrestar esta curva inclinando las transiciones de entrada y de salida como se muestra en

la Figura.

Acueducto con transiciones en pendiente

En la topografía montañosa los canales discurren por las laderas hasta que en

cierto punto deben cruzar una quebrada. El trazo geométrico en la entrada al

acueducto suele ser una curva pronunciada como se ve en la Figura con un ángulo

de deflexión cercano a los 90°, y similar en la salida. En estos casos debe

aumentarse el bordo libre de la pared exterior a la curva para evitar rebalses que

afecten a los estribos del acueducto.


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Erosión del terreno de fundación de un estribo por rebalse en la curva

Un aspecto importante para la durabilidad y buena operación de la estructura es la

distancia vertical que queda libre entre la base del acueducto y el obstáculo a

salvar. Para el cruce de pequeñas quebradas, esa distancia libre puede ser de medio

metro, pero en cruces de quebradas importantes y ríos, debe considerarse un

mínimo de un metro y medio sobre el nivel máximo de las aguas del curso inferior.

La falta de espacio puede causar rebalses de agua del cauce natural por encima del

acueducto y poner en riesgo su estabilidad.

Acueducto con insuficiente espacio inferior


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8. Recomendaciones

Solicitar la información necesaria a base de diversas instituciones, para realizar las

diversas proyecciones de población y determinar la demanda de caudal del sistema de

acueducto.

Tener en cuenta las conclusiones y recomendaciones del diagnóstico, tomando como

referencia la normatividad vigente, para garantizar la buena calidad en los estudios

definitivos.

Se recomienda a los sectores de riego realizar trabajos de limpieza del canal a fin de evitar

acumulación de sedimentos, rocas y malezas de arbustos que podrían afectar el

funcionamiento adecuado.

Realizar trabajos de mantenimiento de las tuberías de acero, con pintura anticorrosiva.

9. Conclusión

Con un acueducto se ha de permitir solucionar los problemas de sequía de una

determinada población.

Se debe desarrollar los trabajos del diseño de acueducto en concordancia a las normas

técnicas vigentes y la buena práctica de la ingeniería estructural, ingeniería hidráulica

y la ingeniería mecánica y eléctrica requerida para un funcionamiento adecuado.

10. Bibliografía

Obras de riego para zonas montañosas-Alfonso Bottega (Peru). Autoridad de Acueductos y Alcantarillados de Puerto Rico, Reglamento de normas de

diseño. Locales y domiciliarias de acuedúcto y alcantarillado. Colombia, 1993. Empresas Municipales de Cali, Normas y especificaciones de construcción para el

sistema de acueducto de la ciudad de Cali. Colombia, 1982.


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11. Anexos 11.1. Visita Acueducto en Tiquipaya


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